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1、我国水泥年产量增长图表,66,9520,18000,36300,49000,299,第三章 水泥,一、硅酸盐水泥的概念 二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成 三、硅酸盐水泥的凝结硬化 四、硅酸盐水泥的技术性质 五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治,第一节 硅酸盐水泥,凡由硅酸盐水泥熟料、0 5 %石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（波特兰水泥） 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，其代号为P。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量 5% 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，其代号为P。,一、硅酸盐水泥的概念,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组
2、成,1、生产工艺,主要原料： （1）石灰质原料：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。 （2）粘土质原料：提供SiO2Al2O3，少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等、 （3）铁矿粉：提高Fe2O3的含量，有黄铁矿渣。 另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,石灰质材料,粘土质材料,铁质材料,水泥成品,熟 料,石 膏,生 料,煅烧,1450C,磨细,磨细,按比例混合,1、生产工艺,2、矿物组成 硅酸盐水泥的主要熟料矿物的名称和含量范围如下： 硅酸三钙 3CaOSiO2 ，简写为C3S，含量37% 60% 硅酸二钙 2CaOSiO
3、2 ，简写为C2S，含量15% 37% 铝酸三钙 3CaOAl2O3，简写为C3A，含量7% 15% 铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3 ，简写为C4AF， 含量10% 18%,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,各种熟料矿物的强度增长图,各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特征,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的浆体，逐渐变稠，失去塑性，但尚不具有强度的过程。 硬化：随后产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬的人造石。,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,1、水泥的水化反应及水化产物 2C3S + 6H2O = 3CaO2SiO2
4、3H2O + 3Ca(OH)2 2C2S + 4H2O = 3CaO2SiO23H2O + Ca(OH)2 C3A + 6H2O = 3CaOAl2O36H2O C3A + Ca(OH)2 + 12H2O = 4CaOAl2O313H2O 2C4AF + 7H2O = 3CaOAl2O3 6H2O + CaOFe2O3H2O 4CaOAl2O313H2O + 3(CaSO42H2O) + 14H2O = 3CaOAl2O33CaSO4 32H2O + Ca(OH)2 2C3A + 3CaOAl2O33CaSO432H2O + 4H2O = 3(3CaOAl2O3CaSO412H2O ),三、硅
5、酸盐水泥的凝结硬化,1、水泥的水化反应及水化产物 水化产物：,胶体,晶体,水化硅酸钙凝胶 70%,水化铁酸钙,Ca(OH)2 六方片状晶体 水化铝酸钙 六方晶体 钙钒石 针状晶体,2、凝结硬化过程,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,水泥凝结硬化过程示意,（a）分散在水中未水化的水泥颗粒 （b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层 （c）膜层长大并互相连接（凝结） （d）水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化) 1水泥颗粒 2水分 3凝胶 4晶体 5水泥颗粒的未水化内核 6毛细孔,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,硬化后的水泥石包含有凝胶体、结晶体、未水化的水泥内核、水和孔隙。 硅酸盐水泥凝结硬化
6、的特点： （1）是由表及里进行的。 （2）水分和温度是硅酸盐水泥的凝结硬化的必要条件。,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,强度,细度,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,5、强度,细度,细度是指水泥的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在0.0070.2mm范围内。 测定方法筛析法（80m的方孔筛）和比表面积法（单位质量的粉末所具有的总表面积） 硅酸盐、普通硅酸盐水泥（GB15792）规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300/kg。,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,标准
7、稠度需水量：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性，按国家标准规定，用标准稠度仪测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,初凝：加水拌和到标稠，净浆开始失去可塑性所需的时间。 终凝：加水拌和到标稠，净浆完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。 GB规定：初凝不小于45min，终凝不迟于390min。初凝不合格者为废品，终凝不合格者为不合格品。,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,体积安定性,5、强度,1、细度,体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化的均匀性能。 原
8、因： （1）熟料中f-CaO， f-MgO 过多， f-CaO， f-MgO 过烧，结构致密，熟化慢，硬化后，才熟化，体积膨胀开裂。 （2）石膏过量，硬化后，仍有CaSO4存在，则CA、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。 测定方法：沸煮法、雷氏法。 规定: f-MgO 5% SO33.5%,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,标准稠度,3、凝结时间,体积安定性,强度,细度,GB规定：用水泥胶砂强度测定。 试件标准尺寸:4040160mm 水泥 : 中国ISO标准砂 : 水=1:3:0.5 原因： （1）水泥净浆体积收缩，易产生裂缝，不利于强度的测定 （2）实际中均用砂浆，而很少用净浆。
9、（3）可测多方面的强度。,水化热,硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB1751999),四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,13d龄期内水化放热量为总放热量的50%， 7d为75%， 6个月为8391%。,水化热,五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治,（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型,（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因,（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止,软水腐蚀,（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型,亦称溶出性侵蚀，雨水、雪水、 蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳 酸盐甚少的河水与湖水等都属 于软水 Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O 溶析 自动填实,盐类腐
10、蚀,酸类腐蚀,强碱腐蚀,1、硫酸盐的腐蚀 4CaOAl2O3 12H2O+3CaSO4+20H2O =3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+Ca(OH)2 水泥杆菌 2、镁盐的腐蚀 MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O = CaSO4 2H2O + Mg(OH)2 MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2 + Mg(OH)2,1、碳酸腐蚀 Ca(OH)2 +CO2 +H2O = CaCO3+2H2O CaCO3 + CO2 + H2O = CaH(CO3)2 2、一般酸的腐蚀 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O H2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O,3CaOAl2O3 + 6NaOH = 3NaO Al2O3 + 3Ca(OH)2 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O,（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因,1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分 2、水泥石本身不密实 3、外界有腐蚀的介质存在,（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止,1、根据环境，合理选择水泥品种。 2、提高水泥石的密实度。 3、加做保护层，加不透水的沥青层。 4、对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，采用浸渍混凝土。,